全國中小學科展

生活與應用科學科(二)科

布農族家屋的建築智慧

106學年度開學時校園一偶有個巨大的變化,耆老告訴我們木竹混搭建的傳統家屋許多部落耆老建築智慧藏在其中,我們利用過去三至六年級自然與生活科技所學的課程內容,對家屋的材料與建構方式進行研究,其研究結論分述如下: 一、觀察本鄉所產的竹子(桂竹)與他鄉竹子(桂竹)表徵並無明顯差異。 二、本鄉所產的竹子似具有較佳的載重能力,且其可彎曲能力也較佳。 三、竹子採收後放置長時間後會有硬而脆的情形發生,後續應用上須特別注意。 四、使用抱合法工法具有較佳的防止雨水滲入及隔熱和保暖的能力,片狀法工法次之,而石板工法和鐵皮工法則較差。 五、布農族家屋經最新設計演化,我們建構達到隔熱、保暖和省水設計的初步家屋模型。

「殼」以隔熱,「殼」以隔音

本實驗研究-小麥、花生殼、龍眼殼、咖啡渣、葵瓜子殼是否有隔熱和隔音的效果。 以白膠和糯米為黏著劑製成各種殼板,測量其在不同厚度時,在室外陽光和室內燈光下的隔熱效果,以及不同波型和頻率下的隔音效果。實驗顯示: 一、五種殼板都有隔熱降溫的效果,效果最好可達到15℃(白膠底)和13.2℃(糯米底) ,平均花生殼版的隔熱效果最好。 二、氣溫越高,殼板的隔熱效果越好。 三、殼板的密度對隔熱效果影響不大,但對隔音有一些影響。 四、隔板增厚之後,隔熱不一定變好,但咖啡渣、小麥隔熱效果可增加4℃之多。 五、殼板都有隔音效果,0.5公分隔音效果最好的是咖啡渣,1公分效果最好的是龍眼殼。 六、殼板增厚後隔音效果都變好,只有咖啡變差。

「菇」「助」一擲—菌絲體防撞材料之研究

經媒體得知有人利用蘑菇菌絲體製作出防撞包裝材料,在台灣,菇類的產量大品種多,每年都產生大量的太空包農業廢棄物。因此,我們想透過研究協助解決問題,達到循環經濟的目的。研究結果顯示:不論是使用過的或是未使用過的秀珍菇和藍寶石菇太空包,所製作出的材料都有很好的防撞效果,若摻入30%的咖啡渣,耐撞力更好。拿我們製作的材料和市面上的保麗龍、瓦楞紙板與泡泡紙包裝材料相比,在耐撞性、防火性及熱絕緣性都有很好的效果,在潮濕的環境下容易發霉,代表易被微生物分解對環境友善。我們以燒杯作為實際物品測試,當燒杯以我們製作的材料包覆時,可耐50次以上銅球的撞擊,且從180公分高度落下也毫髮無傷,證明是很好的防撞包裝材料。

今晚你想來點什麼?漂浮的地球還是幻視旋風—探討浮空投影的效果及應用

本組的研究是關於浮空投影,藉由不同形體、不同比例的投影器實驗,得出透明膠片製成下底邊長1cm、上底邊長6cm、高 4cm 的梯形所組成的四面柱投影器為最佳比例。進而實驗改變投影器顏色、材質以及不同內容物和重疊擺放的效果。實驗顯示:以透明光碟盒及透明膠片為投影器,投影效果佳。投影器盛裝透明碳酸飲料,不影響成像效果,且透明碳酸飲料有氣泡,投影效果較為絢麗,進一步可應用於飲料吧牆及飲料瓶投影。利用環氧樹脂製成立體投影器,投影效果佳可做成的模型基座,應用於生活。再將投影器具製成治具,成本低廉又方便教學及推廣。最後因應現在疫情,浮空投影可提醒家人小心防疫;或是讓顧客在購買東西時透過浮空投影廣告,減少接觸進而防疫。

走廊不奔跑 安全靠視角--研究物理性視覺阻礙對行走行為模式之影響

下課常聽到老師的大聲阻止同學在走廊奔跑,以免發生危險。我想要找出有效的解決方法。我想到利用視線的阻擋,也許會有效。要證實我的假設,若直接找同學來做測試,可能會有危險。我決定先採取小鼠來做實驗。發現可能的原理,也許就可以應用在人的身上。我們實驗比較不同顏色、不同寬度與不同長度的紙條,懸吊在小鼠通過的走道上,比較小鼠通過率及時間,確認影響因素。經統計結果得知,所有型態的視覺阻擋都有效,長度和寬度及顏色都有影響。根據動物實驗的發現,製作各種視覺阻擋的走廊模擬圖,設計問卷請同學回答。發現同學的問卷結果和小鼠的結果相符。因此,設計合適的物理性視覺阻礙,有助於防止同學在走廊奔跑,減少受傷的危險。

這「炭」有「種」–自製無煙速燃炭粉餅結合火種功能的可行性

本研究探討製作無煙高溫速燃炭粉餅的條件及方法,解決使用木炭遇到燃燒不易、初期冒煙、化學助燃劑影響食安等問題。 為了把木炭燃燒過程數據化、找到製炭最佳條件,我們自製【製炭爐】、【製炭完成顯示器】、【微量煙霧測量器】、【炭粉餅擠壓成型機】;設計【木炭測量流程】、【蒸氣加熱法】、【堅固度拉力測試法】。 實驗發現:700℃以上製炭、孔洞多,燃燒時較無煙、溫度高、灰份少。木炭磨成粉有速燃效果,粗粉末溫度高、細粉末維持高溫時間長。不同木材炭化磨成粉後被「均質化」,燃燒情形差異不大。添加樹薯粉可讓炭粉餅耐重2kg,但發煙值只增加3.7%。 炭粉餅能吸附3.45g酒精自燃取代火種,能維持140℃以上50分鐘,達到方便、無煙、速燃、高溫的目標!

最小能量~探討水晶膠花的特性與應用

本研究藉由高分子水晶膠造花液的表面張力來沾附銅線形成膜面進行探究,目的在:1.找出影響最小能量成膜的原因;2.尋找合適的稀釋液;3.找出最佳的操作方法。 研究中選擇「面積」、「銅線粗細」、「夾角大小」、「支架數量」、「稀釋液」之變動變因來探討,透過觀察「沾取容易度」、「膜面厚度」與「抗穿刺強度」來探究水晶膠的最佳操作方式。 研究結果發現:1.「縮小線圈面積」、「選用較的銅線」、「增加支架數量」可獲得較厚(至少0.0049mm)且抗穿刺強度較佳(至少1.33級)的最小能量膜面。2.「乙酸乙脂」是較理想的稀釋液。3.為達成或克服水晶膠表面張力形成的最小表面積。4.本作品可應用至生活飾品及擺飾精品,並重複環保使用。

處處「霾」伏-探討模擬 PM2.5擴散 及改善之研究

本研究為探討霾害問題,以墨汁及色素擴散實驗模擬PM2.5污染擴散,自製PM2.5擴散觀察裝置,觀察擴散過程,污染物受障礙物阻擋,汙染物沿物體擴散,漸擴至整個空間,使污染物難以擴散。改善策略如下: 1.奈米光觸媒塗在建材,使PM2.5有機物被光觸媒分解為CO2及H2O的產生;經奈米光觸媒處理,使空間PM2.5濃度下降趨勢高於對照組(至AQI普通級別時間:70,000秒21,000秒)。 2.康達效應可將污染物疏導,解決大氣擴散不佳及建築物阻擋狀況。發現煙霧會沿半圓形管疏散,作為擴散裝置,發現裝置可更快降低空間PM2.5濃度(至AQI普通級別時間:70,000秒35,000秒)。 結合上述改善策略,使PM2.5濃度降至AQI普通級從70,000秒8,000秒,運用奈米光觸媒及搭配建物結合康達效應之設計,可達低空污生活環境。

「觸」水「浮」「能」-探討漂浮太陽能板之效能提升

為了提升太陽能發電功率,我們設計出能將光熱分離的蓄熱器,裝置包括:一、雙層壓克力板的底層,有效降低太陽傳到太陽能板的熱;二、微傾斜的側邊設計,在木板上黏貼具隔熱且環保的厚紙板;側邊致冷晶片熱端貼上塗黑鋁箔將蓄熱發電;三、利用菲涅爾透鏡當成上蓋,具聚集太陽能量的效果,也能阻擋向上的熱對流,使致冷晶片發電量提升。 實驗中利用四片串聯的致冷晶片,將太陽能板發電時背面產生的廢熱用來發電,能有效降低太陽能板溫度並大量提升太陽能板的發電功率。 我們製作出的漂浮複合式發電裝置,整體發電功率與原先太陽能板相互比較,發電量可達到2.05倍,有效增加綠能發電效率,同時具有節省水資源、環保素材再利用、節省佔地面積等多項優勢。

「少一色的蠟筆」 --- 自製植物色素蠟筆的改良

日本公司因為沒有找到藍色的蔬菜與水果,於是公司命名為mizuiro(藍色)。本研究希望可以找到與市售藍色蠟筆最相近的青黛自製粉蠟筆。研究中發現: 一、藍色調整 (一)、符合△RGB介於0-277之間與藍色系列的B/R值達1.2倍以上,B/G值應達1倍以上且B>G>R的配方有: 1.吸色介質:無添加、硬脂酸、滑石粉。 2.溶質:去光水、糖。 3.染色次數:3~15次。 (二)、增加染色次數可降低△RGB,若重覆曝氧6次以上染色後的蠟筆,成品的△RGB與市售品相當。 二、蠟、油、與吸色介質配方 (一)、油5ml,15公克蜜蠟,5公克大豆蠟,滑石粉3公克,青黛粉3公克為自製蠟筆配方,其硬度與出蠟量與市售品相當。